[發(fā)明專利]相變存儲裝置及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610166764.3
• 申請日: 2006-12-14
• 公開（公告）號: CN101202326A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 陳維恕
• 申請（專利權(quán)）人: 財團法人工業(yè)技術研究院;力晶半導體股份有限公司;南亞科技股份有限公司;茂德科技股份有限公司;華邦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發(fā)明涉及一種相變存儲裝置，特別涉及一種高存儲密度的相變存儲裝置。

背景技術

相變存儲(phase?change?memory，PCM)為64MB以下的下一代獨立(stand-alone)非揮發(fā)性存儲器的重要候選元件，該元件結(jié)構(gòu)如何能夠產(chǎn)生最佳的元件電熱特性將是決定相變存儲能否取代閃存(flash?memory)成為主流的重要研發(fā)方向。然而如何能夠利用相同的存儲半導體制造技術產(chǎn)生存儲密度更高的非揮發(fā)性存儲器是重要的發(fā)展方向。

如圖1a所示，美國INTEL公司的專利(US?6,501,111)以杯型加熱電極(Cup-Shaped?Bottom?Electrode)206為主體所實現(xiàn)的立體相變存儲裝置(three-dimensional?PCM，3D-PCM)212，已將相變材料207與下電極的接觸面積縮小成杯型加熱電極206的寬度與相變材料207的接觸面積，以提高存儲密度。然而，上述的立體相變存儲架構(gòu)，在單位存儲面積微小化時會遇到瓶頸，較不適合微距分辨率小于0.1μm以下的半導體光刻工藝。如圖1b所示，美國STM公司的專利(EP?1339111)，利用相變材料鍍膜填入納米尺寸接觸孔57或STM公司所稱的微型溝槽(minitrench)58內(nèi)，縮小相變材料與杯型加熱電極22的接觸面積58，以達到提高存儲密度的需求。然而會有孔洞尺寸太小時填不滿最底部或出現(xiàn)兩邊側(cè)壁薄膜頂端接合時出現(xiàn)填不滿的縫隙(Seam)的問題。

因此需要一種相變存儲裝置，以符合提高存儲密度的需求，且不受光刻工藝分辨率的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種相變存儲裝置，包括：基板，其包括疊層結(jié)構(gòu)，上述疊層結(jié)構(gòu)包括多個絕緣層和多個導電層，其中任兩層相鄰的上述導電層被上述多個絕緣層的其中之一隔開；第一電極結(jié)構(gòu)，形成于上述疊層結(jié)構(gòu)上，且上述第一電極結(jié)構(gòu)具有第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；多個加熱電極，設置于多個上述導電層上，且鄰接于上述第一電極結(jié)構(gòu)的上述第一側(cè)壁和上述第二側(cè)壁；以及一對相變材料間隙壁，設置于上述第一電極結(jié)構(gòu)的上述第一側(cè)壁和上述第二側(cè)壁上，且覆蓋于上述多個加熱電極上。

為實現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明提供一種相變存儲裝置的制造方法，包括：提供基板，其包括疊層結(jié)構(gòu)，上述疊層結(jié)構(gòu)包括多個絕緣層和多個導電層，任兩層相鄰的上述導電層被上述多個絕緣層的其中之一隔開；于上述疊層結(jié)構(gòu)上形成第一電極結(jié)構(gòu)，且上述第一電極結(jié)構(gòu)具有第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；于上述多個導電層上形成多個加熱電極，上述多個加熱電極鄰接于上述第一電極結(jié)構(gòu)的上述第一側(cè)壁和上述第二側(cè)壁；于上述第一電極結(jié)構(gòu)的上述第一側(cè)壁和上述第二側(cè)壁上形成一對相變材料間隙壁，且覆蓋于上述多個加熱電極上。

附圖說明

圖1a、1b為現(xiàn)有的相變存儲裝置。

圖2a、3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a、10a、11a和12a為本發(fā)明優(yōu)選實施例的相變存儲裝置100的工藝上視圖。

圖2b、3b、4b、5b、6b、7b和10b分別為沿圖2a、3a、4a、5a、6a、7a和10a的A-A’切線的工藝剖面圖。

圖7c、8b、9b、10c、11b和12b為沿圖7a、8a、9a、10a、11a和12a的B-B’切線的工藝剖面圖。

圖13-16為本發(fā)明另一實施例的相變存儲裝置的工藝剖面圖。

圖17為本發(fā)明實施例的相變存儲裝置矩陣的電路示意圖。

簡單符號說明

100、100L、100C、100R～相變存儲裝置；

300～基板；

302、304、316～絕緣層；

306、306L、306C、306R、318～導電層；

310、310a～疊層結(jié)構(gòu)；

312、322～光致抗蝕劑；

314～第一溝槽；

318、318L、318C、318R～導電層；

320、330～氮化硅層；

321～第一電極準結(jié)構(gòu)；

324、326、328～摻雜區(qū)；

332～熱氧化物；

336～第一電極結(jié)構(gòu)；

338～加熱電極；

340～金屬氮硅化物層；

344、344LL、344LR、344CL、344CR、344RL、344RR～相變材料間隙壁；

350～第二溝槽；

360～第三側(cè)壁；

362～第四側(cè)壁；

364～第一側(cè)壁；

366～第二側(cè)壁；

368～第五側(cè)壁；